KR101262343B1 - 무선 주파수 송수신기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제1 신호 포트, 제2 주파수 대역의 제2 신호를 입력 받는 제2 신호 포트, 국부 발진(Local Osciator, LO) 신호를 출력하는 제3 신호 포트, 그리고 상기 제1 신호 포트로부터 출력된 상기 제1 신호를 상기 제3 신호 포트로부터 출력된 상기 국부 발진 신호와 혼합하여 상기 제2 신호로 변환하고, 상기 제2 신호를 상기 제2 신호 포트로 출력하는 믹서를 포함하고, 상기 제 1 신호 포트와 상기 믹서 간의 제1 노드 및 상기 제2 신호 포트와 상기 믹서 간의 제2 노드 사이의 제1 임피던스, 상기 제1 노드 및 상기 상기 제3 신호 포트와 상기 믹서 간의 제 3 노드 사이의 제2 임피던스, 및 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 사이의 제3 임피던스 중 적어도 하나를 더 포함한다.
Description
본 발명은 무선 주파수 송수신기에 관한 것이다.
무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기의 믹서(Mixer)는 RF 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF) 신호 또는 기저대역 신호로 하향 변환(Down Conversion)하거나, 기저대역 신호를 RF 신호 또는 IF 신호로 상향 변환(Up Conversion)한다.
이를 위하여 믹서는 입력 주파수 신호 포트, 출력 주파수 신호 포트 및 국부 발진기(Local Oscillator, LO) 신호 포트와 연결된다. 믹서는 입력 주파수 신호 포트로부터 출력된 입력 신호를 LO 포트로부터 출력된 LO 신호와 합성함으로써, 주파수 변환된 출력 신호를 생성하고 출력 주파수 신호 포트로 전달한다.
이때, 입력 주파수 신호 포트, 출력 주파수 신호 포트 및 LO 주파수 신호 포트 간에 신호 간섭 및 신호 누설이 발생할 수 있다. 주파수가 높아짐에 따라 신호 간섭 및 신호 누설 문제는 더욱 심각해진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 믹서의 신호 포트 간 간섭이 최소화된 RF 송수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제1 신호 포트, 제2 주파수 대역의 제2 신호를 입력 받는 제2 신호 포트, 국부 발진(Local Osciator, LO) 신호를 출력하는 제3 신호 포트, 그리고 상기 제1 신호 포트로부터 출력된 상기 제1 신호를 상기 제3 신호 포트로부터 출력된 상기 국부 발진 신호와 혼합하여 상기 제2 신호로 변환하고, 상기 제2 신호를 상기 제2 신호 포트로 출력하는 믹서를 포함하고, 상기 제 1 신호 포트와 상기 믹서 간의 제1 노드 및 상기 제2 신호 포트와 상기 믹서 간의 제2 노드 사이의 제1 임피던스, 상기 제1 노드 및 상기 상기 제3 신호 포트와 상기 믹서 간의 제 3 노드 사이의 제2 임피던스, 및 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 사이의 제3 임피던스 중 적어도 하나를 더 포함한다.
RF 송수신기의 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높고, 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 하향 변환할 수 있다.
RF 송수신기의 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 낮고, 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 상향 변환할 수 있다.
RF 송수신기의 제1 신호는 RF 신호이고, 상기 제2 신호는 기저대역 신호이며, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 직접 변환(Direct Conversion)할 수 있다.
RF 송수신기의 제1 신호는 기저대역 신호이고, 상기 제2 신호는 RF 신호이며, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 직접 변환할 수 있다.
RF 송수신기의 상기 제1 임피던스, 상기 제2 임피던스 및 상기 제3 임피던스 중 적어도 하나는 직렬 연결된 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제1 신호 포트, 제2 주파수 대역의 제2 신호를 입력 받는 제2 신호 포트, 국부 발진(Local Osciator, LO) 신호를 출력하는 제3 신호 포트, 그리고 상기 제1 신호 포트로부터 출력된 상기 제1 신호를 상기 제3 신호 포트로부터 출력된 상기 국부 발진 신호와 혼합하여 상기 제2 신호로 변환하고, 상기 제2 신호를 상기 제2 신호 포트로 출력하는 믹서를 포함하고, 상기 제1 신호 포트와 상기 제2 신호 포트 사이에 존재하는 제1 기생 캐피시터, 상기 제1 신호 포트와 상기 제3 신호 포트 사이에 존재하는 제2 기생 캐패시터 및 상기 제2 신호 포트와 상기 제3 신호 포트 사이에 존재하는 제3 기생 캐패시터 중 적어도 하나에 각각 병렬 연결되는 임피던스를 더 포함한다.
RF 송수신기의 임피던스는 직렬 연결된 인덕터와 캐패시터를 포함할 수 있다.
믹서 주변의 신호 포트 사이에 임피던스를 추가함으로써 신호의 간섭 및 누설을 최소화할 수 있다. 추가된 임피던스는 신호 포트 사이에 존재하는 기생 캐패시턴스 효과를 억제할 수 있다.
도 1은 RF 수신기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 RF 송신기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이다.
도 4는 믹서 및 주변의 신호 포트 간에 존재하는 기생 캐패시터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 추가된 임피던스의 일 예이다.
도 2는 RF 송신기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이다.
도 4는 믹서 및 주변의 신호 포트 간에 존재하는 기생 캐패시터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 추가된 임피던스의 일 예이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 RF 수신기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, RF 수신기(100)는 안테나(102), 필터(104), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)(106), 필터(108), 믹서(110), 국부 발진기(112), 필터(114), 증폭기(116), 믹서(118) 및 국부 발진기(120)를 포함한다.
RF 수신기(100)는 안테나(102)를 통하여 RF 신호를 수신한다. 필터(104)는 대역 통과 필터링(Bandwith Pass Filtering)을 하고, 저잡음 증폭기(106)는 필터링된 신호를 증폭하며, 필터(106)는 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거한다.
믹서(110)는 RF 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역으로 하향 변환한다. 이를 위하여, 믹서(110)는 RF 신호를 국부 발진기(112)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합한다.
필터(114)는 IF 대역의 신호(이하, IF 신호라 한다) 중에서 원하는 채널만을 대역 통과 필터링하고, 증폭기(116)은 IF 신호를 증폭한다.
믹서(116)는 IF 신호를 기저(baseband) 대역으로 하향 변환한다. 이를 위하여, 믹서(116)는 IF 신호를 국부 발진기(120)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합한다.
도 2는 RF 송신기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, RF 송신기(200)는 믹서(202), 국부 발진기(204), 증폭기(206), 필터(208), 믹서(210), 국부 발진기(212), 필터(214), 구동 증폭기(216), 필터(218), 전력 증폭기(220), 아이솔레이터(Isolator, 222), 필터(224) 및 안테나(226)를 포함한다.
믹서(202)는 기저 대역 신호를 IF 신호로 상향 변환한다. 이를 위하여, 믹서(202)는 기저 대역 신호를 국부 발진기(204)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합한다.
증폭기(206)는 IF 신호를 증폭하고, 필터(208)는 IF 신호 중에서 원하는 채널만을 대역 통과 필터링한다.
믹서(210)는 IF 신호를 RF 신호로 상향 변환한다. 이를 위하여, 믹서(210)는 IF 신호를 국부 발진기(212)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합한다.
상향 변환된 RF 신호는 필터(214), 구동 증폭기(216), 필터(218), 전력 증폭기(220), 아이솔레이터(222), 필터(224) 및 안테나(226)를 거쳐 송신된다.
도 1 및 도 2에 따르면, 수신한 RF 신호는 IF 신호로 하향 변환된 후 기저 대역 신호로 하향 변환되고, 송신할 기저 대역 신호는 IF 신호로 상향 변환된 후 RF 신호로 상향 변환된다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
도시되지 않았으나, RF 송수신기는 수신한 RF 신호를 기저 대역 신호로 하향 변환하고, 송신할 기저 대역 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 직접 변환(Direct Conversion) 방식을 이용할 수도 있다.
도 3은 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이고, 도 4는 믹서 및 주변의 신호 포트 간에 존재하는 기생 캐패시터를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 믹서(320)는 RF 신호를 입출력하는 RF 신호 포트(310), 국부 발진 신호를 출력하는 LO 신호 포트(330) 및 IF 신호를 입출력하는 IF 신호 포트(340)와 연결된다.
RF 신호를 수신할 때, 믹서(320)는 RF 신호 포트(310)로부터 출력된 RF 신호를 LO 신호 포트(330)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합하여 IF 신호로 하향 변환하고, IF 신호를 IF 신호 포트(340)로 출력한다.
RF 신호를 송신할 때, 믹서(320)는 IF 신호 포트(340)로부터 출력된 IF 신호를 LO 신호 포트(330)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합하여 RF 신호로 상향 변환하고, RF 신호를 RF 신호 포트(310)로 출력한다.
도 4를 참고하면, RF 신호 포트(310)와 IF 신호 포트(340) 간에 기생 캐패시터 C1가 존재하고, RF 신호 포트(310)와 LO 신호 포트(330) 간에 기생 캐패시터 C2가 존재하며, IF 신호 포트(340)와 LO 신호 포트(330) 간에 기생 캐패시터 C3가 존재한다.
캐패시턴스(capacitance)는 회로의 크기와 레이아웃(layout)의 패턴(pattern)에 의하여 결정될 수 있다. 낮은 주파수 대역에서는 크게 문제되지 않으나, 주파수 대역이 높아질수록(예를 들면, 수십 GHz 대역) 기생 캐패시터 C1, C2, C3는 낮은 임피던스로 작용한다. 이에 따라, 신호 포트 간의 간섭 및 상호 작용이 증가하게 된다. 특히, 수신기의 경우에 직류(Direct Current, DC) 오프셋(offset)이 증가하고, 신호의 다이나믹 레인지(dynamic range)에 영향을 미쳐 선형성을 나쁘게 할 수 있다. 또한, 레이다에 많이 사용되는 어레이(array) 시스템의 경우 어레이 동작에 필수적인 위상 차이를 균일하게 만들지 못하여 어레이 기능을 저하시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 신호 포트 사이에 임피던스를 추가함으로써 신호 포트 간의 상호 작용을 최소화하고자 한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 RF 송수신기의 믹서 및 주변의 신호 포트를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 믹서(520)는 RF 신호를 입출력하는 RF 신호 포트(510), 국부 발진 신호를 출력하는 LO 신호 포트(530) 및 IF 신호를 입출력하는 IF 신호 포트(540)와 연결된다.
수신 시에, 믹서(520)는 RF 신호 포트(510)로부터 출력된 RF 신호를 LO 신호 포트(530)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합하여 IF 신호로 하향 변환하고, IF 신호를 IF 신호 포트(540)로 출력한다.
송신 시에, 믹서(520)는 IF 신호 포트(540)로부터 출력된 IF 신호를 LO 신호 포트(530)로부터 출력된 국부 발진 신호와 혼합하여 RF 신호로 상향 변환하고, RF 신호를 RF 신호 포트(510)로 출력한다.
RF 신호 포트(510)와 IF 신호 포트(540) 사이에 임피던스(ZC1)가 연결되고, RF 신호 포트(510)와 LO 신호 포트(530) 사이에 임피던스(ZC2)가 연결되며, IF 신호 포트(340)와 LO 신호 포트(330) 사이에 임피던스(ZC3)가 연결된다. 임피던스(ZC1)는 기생 캐패시터(C1)과 병렬 연결되고, 임피던스(ZC2)는 기생 캐패시터(C2)와 병렬 연결되며, 임피던스(ZC3)는 기생 캐패시터(C3)와 병렬 연결된다. 추가된 임피던스와 기생 캐패시터 간의 병렬 공진으로 인하여, 특정 공진 주파수에서 기생 캐패시턴스 효과를 억제할 수 있다.
도면에서는 세 개의 임피던스(ZC1), 임피던스(ZC2) 및 임피던스(ZC3)가 추가되는 것으로 도시되어 있으나, 일부 신호 포트 간에만 임피던스가 연결될 수도 있다. 즉, 믹서 및 주변의 신호 포트에는 임피던스(ZC1), 임피던스(ZC2) 및 임피던스(ZC3) 중 적어도 하나 이상이 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 추가된 임피던스의 일 예이다.
도 6을 참고하면, 직렬 연결된 인덕터(L)와 캐패시터(C)가 임피던스로 구현되어 있다. 여기서, 캐패시터에 DC 전류가 흐르는 것을 막아주고, 인덕터와 기생 캐패시터 간의 병렬 공진으로 인하여 특정 공진 주파수에서의 임피던스는 무한대에 이르게 된다. 이에 따라, 신호 포트 간의 간섭 및 상호 작용은 최소화될 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 RF 신호와 IF 신호 간의 변환만을 예로 들어 설명하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, IF 신호와 기저 대역 신호 간의 변환을 위한 믹서 및 주변의 신호 포트에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, RF 신호와 기저 대역 신호 간의 직접 변환(Direct Conversion)을 위한 믹서 및 주변의 신호 포트에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (8)
- 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기에 있어서,
제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제1 신호 포트,
제2 주파수 대역의 제2 신호를 입력 받는 제2 신호 포트,
국부 발진(Local Osciator, LO) 신호를 출력하는 제3 신호 포트, 그리고
상기 제1 신호 포트로부터 출력된 상기 제1 신호를 상기 제3 신호 포트로부터 출력된 상기 국부 발진 신호와 혼합하여 상기 제2 신호로 변환하고, 상기 제2 신호를 상기 제2 신호 포트로 출력하는 믹서를 포함하고,
상기 제 1 신호 포트와 상기 믹서 간의 제1 노드 및 상기 제2 신호 포트와 상기 믹서 간의 제2 노드 사이의 제1 임피던스, 상기 제1 노드 및 상기 상기 제3 신호 포트와 상기 믹서 간의 제 3 노드 사이의 제2 임피던스, 및 상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 사이의 제3 임피던스 중 적어도 하나를 더 포함하는 RF 송수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 높고, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 하향 변환하는 RF 송수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 낮고, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 상향 변환하는 RF 송수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 신호는 RF 신호이고, 상기 제2 신호는 기저대역 신호이며, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 직접 변환(Direct Conversion)하는 RF 송수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 신호는 기저대역 신호이고, 상기 제2 신호는 RF 신호이며, 상기 믹서는 상기 제1 신호를 상기 제2 신호로 직접 변환하는 RF 송수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 임피던스, 상기 제2 임피던스 및 상기 제3 임피던스 중 적어도 하나는 직렬 연결된 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 RF 송수신기. - 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 송수신기에 있어서,
제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제1 신호 포트,
제2 주파수 대역의 제2 신호를 입력 받는 제2 신호 포트,
국부 발진(Local Osciator, LO) 신호를 출력하는 제3 신호 포트, 그리고
상기 제1 신호 포트로부터 출력된 상기 제1 신호를 상기 제3 신호 포트로부터 출력된 상기 국부 발진 신호와 혼합하여 상기 제2 신호로 변환하고, 상기 제2 신호를 상기 제2 신호 포트로 출력하는 믹서를 포함하고,
상기 제1 신호 포트와 상기 제2 신호 포트 사이에 존재하는 제1 기생 캐피시터, 상기 제1 신호 포트와 상기 제3 신호 포트 사이에 존재하는 제2 기생 캐패시터 및 상기 제2 신호 포트와 상기 제3 신호 포트 사이에 존재하는 제3 기생 캐패시터 중 적어도 하나에 각각 병렬 연결되는 임피던스를 더 포함하는 RF 송수신기. - 제7항에 있어서,
상기 임피던스는 직렬 연결된 인덕터와 캐패시터를 포함하는 RF 송수신기.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110123874A KR101262343B1 (ko) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | 무선 주파수 송수신기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110123874A KR101262343B1 (ko) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | 무선 주파수 송수신기 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101262343B1 true KR101262343B1 (ko) | 2013-05-08 |
Family
ID=48665806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110123874A KR101262343B1 (ko) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | 무선 주파수 송수신기 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101262343B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102566968B1 (ko) * | 2022-02-16 | 2023-08-14 | 한국과학기술원 | 단일 믹서를 구비한 무선 송수신기 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100883398B1 (ko) | 2008-05-23 | 2009-02-11 | (주)심플렉스테크놀로지 | 임피던스 매칭 칩 및 이를 이용한 알에프 송수신부 및 알에프 신호전달부 |
-
2011
- 2011-11-24 KR KR1020110123874A patent/KR101262343B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100883398B1 (ko) | 2008-05-23 | 2009-02-11 | (주)심플렉스테크놀로지 | 임피던스 매칭 칩 및 이를 이용한 알에프 송수신부 및 알에프 신호전달부 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102566968B1 (ko) * | 2022-02-16 | 2023-08-14 | 한국과학기술원 | 단일 믹서를 구비한 무선 송수신기 |
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